【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),全球性“月球熱”再次迅猛升溫,世界各國(guó)紛紛開(kāi)始部署月球探測(cè)及開(kāi)發(fā)計(jì)劃,月球基地建設(shè)、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)已成為現(xiàn)階段深空探測(cè)重要任務(wù)和必然趨勢(shì)。系統(tǒng)研究月壤性質(zhì),特別是月表小重力場(chǎng)環(huán)境下月壤力學(xué)和工程特性是月球開(kāi)發(fā)當(dāng)務(wù)之急。受限于缺乏原位月壤,現(xiàn)階段月壤力學(xué)行為研究主要基于模擬月壤進(jìn)行。本文在團(tuán)隊(duì)前期提出的土工磁擬重力場(chǎng)試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上,聚焦原位月壤特殊顆粒形狀等物理力學(xué)特性,研制了既能有效模擬原位月壤基本物理力學(xué)特性、又能配合土工磁擬重力場(chǎng)試驗(yàn)方法有效模擬月球小重力場(chǎng)環(huán)境的磁敏性模擬月壤。首先,本文簡(jiǎn)要介紹了土工磁擬重力場(chǎng)試驗(yàn)方法基本原理及試驗(yàn)系統(tǒng),并詳細(xì)給出了與本文緊密相關(guān)的對(duì)磁敏性模擬月壤磁化特性及磁重力特性的要求;同時(shí),通過(guò)大量搜集整理國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),對(duì)原位月壤基本物理力學(xué)特性進(jìn)行了詳細(xì)概述,主要包括月壤幾何特性、密度、壓縮特性、抗剪特性等,并確定了模擬月壤研制的目標(biāo)參數(shù)和量化評(píng)價(jià)指標(biāo)。其次,結(jié)合原位月壤形成過(guò)程提出了以“高溫?zé)Y(jié)”和“沖擊破碎”為核心的磁敏性模擬月壤研制技術(shù)線路,分別對(duì)應(yīng)原始月球基巖形成過(guò)程及隕石撞擊等沖擊破碎月巖形成月壤的地質(zhì)過(guò)程。具體地:以火山灰和四氧化三鐵粉末為原料,經(jīng)過(guò)預(yù)壓成型、高溫?zé)Y(jié)、碳酸氫銨造孔等工藝,燒制出磁敏性重塑火山石;以磁敏性重塑火山石為原料,經(jīng)過(guò)沖擊破碎、篩分、干燥、混合等工序制備磁敏性模擬月壤。著重討論了碳酸氫銨含量、燒結(jié)溫度、破碎方法對(duì)模擬月壤制備的影響,并給出了合理的制樣參數(shù)范圍。最后,系統(tǒng)測(cè)試了磁敏性模擬月壤的基本物理力學(xué)性質(zhì),并與原位月壤進(jìn)行深入對(duì)比。具體地:基于土工磁擬重力場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試了磁敏性模擬月壤的磁化特性;基于土工試驗(yàn)規(guī)范測(cè)試了比重和最大、最小干密度;通過(guò)篩分法和激光粒度分析儀測(cè)試了粒度分布;通過(guò)顯微照相技術(shù)和圖形分析軟件獲得了顆粒粒形參數(shù);通過(guò)三軸試驗(yàn)研究了抗剪性,獲得了峰值和臨界抗剪強(qiáng)度指標(biāo);通過(guò)固結(jié)試驗(yàn)研究了壓縮性,獲得了壓縮指數(shù)。結(jié)果表明,所研制的磁敏性模擬月壤較好地模擬了原位月壤的特殊顆粒形態(tài)、高抗剪強(qiáng)度、弱內(nèi)聚力等特殊物理力學(xué)特性,并可以結(jié)合土工磁擬重力場(chǎng)試驗(yàn)方法有效模擬月球小重力場(chǎng)環(huán)境。該論文有圖55幅,表26個(gè),參考文獻(xiàn)112篇。
【圖文】：

1 緒論1 緒論1 Introduction1.1 研究背景（Research Background）深空探測(cè)是指人類對(duì)月球及更遠(yuǎn)天體或空間環(huán)境開(kāi)展的探測(cè)活動(dòng)。月球憑借其得天獨(dú)厚的空間位置優(yōu)勢(shì)，歷來(lái)是人類天文活動(dòng)的首選目標(biāo)，被認(rèn)為是人類進(jìn)行深空探測(cè)的“前哨站”。月球探測(cè)的第一次熱潮發(fā)生于 1958 年~1976 年。在此期間，美蘇為了爭(zhēng)奪空間霸權(quán)，開(kāi)展了以月球探測(cè)為中心的空間競(jìng)賽。在不到二十年的時(shí)間里，人類從以前只能通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察月球，，到發(fā)射月球探測(cè)衛(wèi)星，再到實(shí)現(xiàn)載人和不載人登月取樣，在月球探測(cè)領(lǐng)域取得了劃時(shí)代的成就。

碩士學(xué)位論文中國(guó)月球探測(cè)工程—嫦娥工程于 2004 年正式啟動(dòng)。嫦娥工程分為無(wú)人月球探測(cè)、載人登月和建立月球基地三個(gè)階段，其中無(wú)人月球探測(cè)階段分為三步走：（1）繞：環(huán)月探測(cè)，發(fā)射月球探測(cè)衛(wèi)星繞月飛行，全球性、整體性與綜合性探測(cè)月球；（2）落：落月探測(cè)，發(fā)射著陸器與巡視器（月球車），開(kāi)展區(qū)域性精細(xì)的就位探測(cè)與巡視探測(cè)的聯(lián)合探測(cè)；（3）回：月面采樣返回，發(fā)射月面著陸器，鏟取和鉆孔取樣，樣品返回地球，開(kāi)展地面系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)研究。目前已借助嫦娥一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)“繞”、“落”。2019 年 1 月 3 日，嫦娥四號(hào)成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預(yù)選著陸區(qū)，實(shí)現(xiàn)人類首次月球暗面著陸，月球車“玉兔二號(hào)”到達(dá)月面開(kāi)始巡視探測(cè)。預(yù)計(jì)于 2019 年底發(fā)射嫦娥五號(hào)完成月球采樣返回任務(wù)，將帶回約 2kg 原位月壤。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P184.5;V476.3

【參考文獻(xiàn)】

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7 蔣明鏡;戴永生;張q

本文編號(hào)：2623646